TW202342250A - 算出機器人裝置之動作狀態的模擬裝置 - Google Patents

Abstract

模擬裝置具備模擬執行部，前述模擬執行部藉由三維的模型來實施機器人裝置的動作的模擬。模擬裝置具備：對象點設定部，其對表現三維的模型的表面之多邊形設定對象點；及位置算出部，其就所有的對象點算出在預先決定的時間的位置。模擬裝置具備動作狀態算出部，前述動作狀態算出部基於在各個時間之對象點的位置，來算出對象點的速度及加速度當中之至少一者的變數。

Description

算出機器人裝置之動作狀態的模擬裝置

發明領域

本發明是有關於一種算出機器人裝置之動作狀態的模擬裝置。

發明背景

在具備機器人及作業工具的機器人裝置，可藉由機器人變更位置及姿勢，來變更作業工具的位置及姿勢。機器人裝置可一面變更作業工具的位置及姿勢，一面進行各種作業(例如日本特開2014-14876號公報)。機器人的位置及姿勢是基於動作程式來變更。於動作程式中，設定有已決定機器人的位置及姿勢的教示點。教示點可驅動實際的機器人來教示。

順帶一提，已知一種模擬裝置，其為了生成機器人裝置的教示點而實施機器人裝置的動作的模擬(例如日本特開平3-52003號公報)。在模擬裝置中，作業者能以圖像來確認機器人裝置的動作。特言之，已知一種顯示機器人裝置的動態影像的模擬裝置(例如日本特開2008-100315號公報)。作業者以模擬裝置進行機器人裝置的動作的模擬，藉此即使不驅動實際的機器人裝置，仍可生成或修正動作程式。 先行技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本特開2014-14876號公報 專利文獻2：日本特開平3-52003號公報 專利文獻3：日本特開2008-100315號公報

發明概要 發明欲解決之課題

在至今的技術的模擬裝置，已知算出工具前端點移動的速度或加速度作為機器人裝置的動作狀態。或，已知算出機器人的各驅動軸的旋轉速度及旋轉加速度作為機器人裝置的動作狀態。然而，會有在工具前端點以外的位置，不知道速度等動作狀態的問題。作業者會有不知道機器人裝置或工件之預定的位置的速度等過大或過小的問題。特別是在模擬裝置，由於未驅動實際的機器人裝置，因此會有難以知道機器人、手部或工件的速度等動作狀態的問題。 用以解決課題之手段

本揭示的一態樣是一種模擬裝置，其仿擬具備機器人及作業工具之機器人裝置的動作。模擬裝置具備模擬執行部，前述模擬執行部藉由三維的模型來實施機器人裝置的動作及工件的動作的模擬。模擬裝置具備對象點設定部，前述對象點設定部對表現三維的模型的表面之複數個要素設定對象點。模擬裝置具備位置算出部，前述位置算出部在實施模擬的期間中，就所有的對象點算出在預先決定的時間的位置。模擬裝置具備動作狀態算出部，前述動作狀態算出部基於在各個時間之對象點的位置，來算出對象點的速度及加速度當中之至少一者的變數。模擬裝置具備顯示部，前述顯示部顯示與由動作狀態算出部算出之至少一者的變數有關的資訊。 發明效果

若依據本揭示的一態樣，可提供一種模擬裝置，其算出機器人裝置或工件在預先決定的位置之動作狀態。

用以實施發明之形態

參考圖1至圖6來說明實施形態的模擬裝置。本實施形態的模擬裝置是仿擬機器人裝置的動作及工件的動作之離線(off-line)的裝置，前述機器人裝置具備機器人及安裝於機器人的作業工具。本實施形態的機器人裝置的模擬裝置可算出在機器人裝置及工件之任意的位置的速度等動作狀態。

圖1是本實施形態的機器人系統的概略圖。在圖2表示本實施形態的機器人系統的方塊圖。參考圖1及圖2，機器人系統具備機器人裝置9及模擬裝置5。機器人裝置9具備：作業工具2，其對工件81進行預先決定的作業；及機器人1，其移動作業工具2。

本實施形態的機器人1是包含複數個關節部的多關節機器人。特言之，本實施形態的機器人1是垂直多關節機器人。機器人1包含可移動的複數個構成構件。機器人1的構成構件形成為繞著各個驅動軸旋轉。

機器人1包含固定於設置面之基座部14、及支撐於基座部14之旋繞基座13。旋繞基座13是相對於基座部14來繞著第1驅動軸J1旋轉。機器人1包含上部臂11及下部臂12。下部臂12是相對於旋繞基座13而繞著第2驅動軸J2旋轉。上部臂11是相對於下部臂12而繞著第3驅動軸J3旋轉。進而，上部臂11繞著與上部臂11的延伸方向呈平行的第4驅動軸J4旋轉。

機器人1包含支撐於上部臂11的腕部15。腕部15繞著第5驅動軸J5旋轉。又，腕部15包含繞著第6驅動軸J6旋轉的凸緣16。於凸緣16固定有作業工具2。於本實施形態中，基座部14、旋繞基座13、下部臂12、上部臂11、腕部15及作業工具2相當於機器人裝置9的構成構件。本實施形態的機器人1雖具有6個驅動軸，但不限於此形態。可採用以任意的機構來變更位置及姿勢的機器人。

本實施形態的作業工具2是藉由吸附來把持工件81的手部。本實施形態的工件81是長方體狀的箱子。本實施形態的機器人裝置9把持被載置於架台82的工件81並搬送到目標位置。

本實施形態的作業工具2包含固定於機器人1的凸緣16的棒狀構件26、及固定於棒狀構件26的前端的吸附構件27。棒狀構件26是以向相對於驅動軸J6呈垂直的方向延伸的方式固定於凸緣16。棒狀構件26是作為支撐吸附構件27的構件而發揮功能。吸附構件27包含用以吸附工件81的表面之複數個吸附墊。

安裝於機器人1的作業工具不限於此形態，可採用與機器人裝置所進行的作業相應之任意的端接器(end effector)。例如，可採用實施熔接的作業工具、或在工件的表面塗布密封材料的作業工具等。

在機器人裝置9設定有機器人座標系統71，前述機器人座標系統71是位置固定，且座標軸的方向固定的座標系統。機器人座標系統71亦稱為世界座標系統。又，在機器人裝置9設定有凸緣座標系統72，前述凸緣座標系統72是於腕部15的凸緣16具有原點。凸緣座標系統72是與凸緣16一同移動及旋轉的座標系統。進而，在機器人裝置9設定有工具座標系統73，前述工具座標系統73具有設定在作業工具2之任意的位置的原點。本實施形態的工具座標系統73的原點設定在工具前端點。工具座標系統73是與作業工具2一同移動及旋轉的座標系統。工具座標系統73相對於凸緣座標系統72之相對的位置及姿勢為一定，且是預先決定的。

機器人1的位置對應於例如機器人座標系統71中之工具座標系統73的原點的位置。又，機器人1的姿勢是與工具座標系統73相對於機器人座標系統71的方向相對應。

機器人1包含使機器人1的位置及姿勢變化的機器人驅動裝置23。機器人驅動裝置23包含驅動臂及腕部等機器人的構成構件之複數個驅動馬達22。在本實施形態中，對應於複數個驅動軸J1~J6而配置有複數個驅動馬達22。機器人裝置9具備驅動作業工具2的工具驅動裝置21。工具驅動裝置21包含例如驅動作業工具的馬達、缸(cylinder)及電磁閥等。本實施形態的工具驅動裝置21是藉由氣壓來驅動吸附構件27。工具驅動裝置21包含用以將吸附墊內部的空間減壓之泵(pump)及電磁閥等。

機器人裝置9具備控制機器人1及作業工具2的控制裝置4。控制裝置4包含進行控制的控制裝置本體40、及用以供作業者操作控制裝置本體40的教示操作盤37。控制裝置本體40包含具有作為處理器之CPU(Central Processing Unit(中央處理單元))的運算處理裝置(電腦)。運算處理裝置具有透過匯流排連接於CPU的RAM(Random Access Memory(隨機存取記憶體))及ROM(Read Only Memory(唯讀記憶體))等。

教示操作盤37透過通訊裝置而連接於控制裝置本體40。教示操作盤37包含輸入部38，前述輸入部38輸入與機器人1及作業工具2有關的資訊。輸入部38是由鍵盤及刻度盤等輸入構件來構成。教示操作盤37包含顯示部39，前述顯示部39顯示與機器人1及作業工具2有關的資訊。顯示部39可藉由能顯示圖像之任意的顯示器來構成。例如，顯示部39可藉由液晶顯示面板或有機EL(Electro Luminescence(電致發光))顯示面板等顯示面板來構成。

在控制裝置4被輸入動作程式46，前述動作程式46是為了進行機器人1及作業工具2的動作而預先製作。或，作業者可藉由操作教示操作盤37驅動機器人1，來設定機器人1的教示點。控制裝置4可基於教示點，來生成機器人1及作業工具2的動作程式46。

控制裝置本體40包含動作控制部43，前述動作控制部43控制機器人1及作業工具2的動作。動作控制部43基於動作程式46，將用以驅動機器人1的動作指令送出至機器人驅動部45。機器人驅動部45包含驅動機器人驅動裝置23的電路。機器人驅動部45基於動作指令，來將電力供給至機器人驅動裝置23。又，動作控制部43基於動作程式46，將驅動作業工具2的動作指令送出至作業工具驅動部44。作業工具驅動部44包含驅動工具驅動裝置21的電路。作業工具驅動部44基於動作指令來將電力供給至工具驅動裝置21。

控制裝置本體40包含記憶部42，前述記憶部42記憶與機器人1及作業工具2的控制有關的資訊。記憶部42可藉由能記憶資訊的非暫時性記憶媒體來構成。例如，記憶部42可藉由揮發性記憶體、非揮發性記憶體、磁性記憶媒體或光記憶媒體等記憶媒體來構成。動作程式46記憶於記憶部42。

動作控制部43相當於按照動作程式46來驅動的處理器。動作控制部43形成為可讀取記憶於記憶部42的資訊。處理器讀入動作程式46，實施決定於動作程式46的控制，藉此作為動作控制部43而發揮功能。

機器人1包含用以檢測出機器人1的位置及姿勢的旋轉位置檢測器19。本實施形態的旋轉位置檢測器19安裝於各個驅動軸的驅動馬達22。基於複數個旋轉位置檢測器19的輸出，來檢測機器人1的位置及姿勢。

本實施形態的模擬裝置5將機器人1的三維模型、作業工具2的三維模型及工件81的三維模型配置在同一虛擬空間中，並實施機器人裝置9的動作及工件81的動作(移動)的模擬。

本實施形態的模擬裝置5具備包含作為處理器的CPU之運算處理裝置(電腦)。模擬裝置5具備記憶部53，前述記憶部53記憶與機器人裝置9的模擬有關的任意的資訊。記憶部53可藉由能記憶資訊的非暫時性記憶媒體來構成。例如，記憶部53可藉由揮發性記憶體、非揮發性記憶體、磁性記憶媒體或光記憶媒體等記憶媒體來構成。用以實施機器人裝置9的模擬之模擬裝置的程式記憶於記憶部53。

模擬裝置5包含輸入部51，前述輸入部51輸入與機器人裝置9的模擬有關的資訊。輸入部51是藉由鍵盤、滑鼠及刻度盤等操作構件來構成。模擬裝置5包含顯示部52，前述顯示部52顯示與機器人裝置9的模擬有關的資訊。顯示部52可藉由能顯示圖像之任意的顯示器來構成。例如，顯示部52可藉由液晶顯示面板或有機EL(Electro Luminescence(電致發光))顯示面板等顯示面板來構成。顯示部52顯示機器人裝置9的模型的圖像及工件81的模型的圖像。再者，當模擬裝置具備觸控面板方式的顯示面板時，此顯示面板是作為輸入部及顯示部而發揮功能。

在模擬裝置5，被輸入模擬所需的三維形狀資料50。三維形狀資料50包含用以進行機器人裝置的模擬的機器人、作業工具及工件之三維的形狀資料。三維形狀資料50可使用例如從CAD(Computer Aided Design(電腦輔助設計))裝置輸出的設計資料。本實施形態的各個構件的三維形狀資料，是藉由作為表現構件的表面的複數個要素之多邊形來生成。在本實施形態中，生成沿著構件的表面配置有三角形的多邊形之形狀資料。多邊形是作為表面被分割的微小要素而發揮功能。作為要素，並不限於此形態，可採用四角形等任意的多角形的形狀。三維形狀資料50記憶於記憶部53。

於圖3，表示顯示於顯示部之進行模擬時的圖像之例。參考圖2及圖3，本實施形態的模擬裝置5生成仿擬機器人裝置9的動作的動態影像。模擬裝置5是以動畫(animation)來顯示機器人裝置9及工件81的動作。

模擬裝置5包含為了模擬而進行運算處理之處理部54。處理部54包含模型生成部55，前述模型生成部55基於機器人1、作業工具2及工件81的三維形狀資料50，來生成包含機器人模型1M及作業工具模型2M之機器人裝置模型9M、及工件模型81M。

模型生成部55基於三維形狀資料50來生成配置在虛擬空間中的構件的模型。本實施形態的模型生成部55是以多邊形來生成各個構件之三維的模型。在本實施形態中，由於三維形狀資料50是藉由多邊形來生成，因此模型生成部55可由三維形狀資料50容易地生成三維的模型。

另，三維形狀資料有時是由實體模型(solid model)等不使用多邊形的模型來生成。或，三維形狀資料有時是以數式來決定曲線或曲面。此情況下，模型生成部基於三維形狀資料所包含的資訊，來生成以多邊形構成構件的表面之三維的模型。

模型生成部55針對機器人模型1M，就各個構成構件分別生成模型。模型生成部55生成包含基座部模型14M、旋繞基座模型13M、下部臂模型12M、上部臂模型11M、腕部模型15M及凸緣模型16M之機器人模型1M。又，模型生成部55生成包含棒狀構件模型26M及吸附構件模型27M之作業工具模型2M。

又，模型生成部55基於工件81的三維形狀資料50來生成工件模型81M。再者，模型生成部55亦可取得配置於機器人的周圍之周邊機器的三維形狀資料，並生成配置於機器人的周圍之周邊機器的模型。

處理部54包含模擬執行部56，前述模擬執行部56實施機器人裝置9的作業的模擬。模擬執行部56藉由三維的模型，來實施機器人裝置9的動作及工件81的動作(移動)的模擬。在虛擬空間中，設定有機器人座標系統71及工具座標系統73等座標系統。

模擬執行部56基於動作程式46，來算出機器人1的構成構件的模型、作業工具2的構成構件的模型及工件81的模型的位置及姿勢。模擬執行部56將機器人模型1M、作業工具模型2M及工件模型81M配置在三維的虛擬空間中。模擬執行部56基於動作程式46，來變更機器人裝置9之構成構件的模型的位置及姿勢。例如，凸緣模型16M旋轉，藉此讓工件模型81M往箭頭65所示的方向移動。

處理部54包含顯示控制部60，前述顯示控制部60控制要顯示於顯示部52的圖像。顯示控制部60生成要顯示於顯示部52的三維的圖像。本實施形態的顯示控制部60生成從預先決定的視點查看時之模型的圖像。例如，顯示控制部60生成將機器人裝置模型9M及工件模型81M投影到預先決定的平面時之圖像64。顯示控制部60將生成的圖像64顯示於顯示部52。除了構成構件的模型以外，在圖像64還可顯示任意的資訊。例如，顯示控制部60可顯示機器人座標系統71及工件座標系統73等座標系統。

處理部54包含對象點設定部57，前述對象點設定部57對作為表現三維的模型的表面之要素的多邊形，設定對象點。本實施形態的多邊形具有多角形的形狀。對象點設定部57可於多邊形中，在多角形所有的角設定對象點。

處理部54包含位置算出部58，前述位置算出部58在實施模擬的期間中，就所有的對象點算出在預先決定的時間的位置。處理部54包含動作狀態算出部59，前述動作狀態算出部59基於在各個時間之對象點的位置，來算出對象點的速度及加速度當中之至少一者的變數。顯示控制部60將與對象點的速度及加速度當中之至少一者的變數有關的資訊，顯示於顯示部52。處理部54具備特定點設定部61，前述特定點設定部61因應作業者的輸入操作而於機器人裝置9或工件81設定特定點。

處理部54相當於按照模擬的程式來驅動的處理器。處理器讀入模擬的程式，實施決定於程式的控制，藉此作為處理部54而發揮功能。又，模型生成部55、模擬執行部56、對象點設定部57、位置算出部58、動作狀態算出部59、顯示控制部60及特定點設定部61相當於按照模擬的程式來驅動的處理器。處理器實施決定於程式的控制，藉此作為各個單元而發揮功能。

參考圖1及圖3，本實施形態的機器人裝置9從架台82抬起工件81，並將工件81搬送到預先決定的目標位置。作業工具2包含細長地延伸的棒狀構件26。棒狀構件26的一端部固定於凸緣16，於另一端部配置有用以吸附工件81的吸附構件27。例如，以棒狀構件26往水平方向延伸的方式來配置作業工具2。然後，凸緣16或旋繞基座13旋轉，藉此可加大作業工具2的移動距離。例如，旋繞基座13繞著驅動軸J1旋轉，凸緣16繞著驅動軸J6旋轉，藉此能以較大的距離來搬送工件81。

順帶一提，當隨著凸緣16旋轉的動作而搬送工件81時，有時難以知道工件81的速度及加速度等動作狀態。有時對工件設定有移動時之速度的限制值或加速度的限制值。然而，在至今的模擬裝置中，不知道在工件之預定的部分之速度及加速度等動作狀態。或，不知道在機器人裝置之預定的部分之速度及加速度等動作狀態。因此，本實施形態的模擬裝置進行以下控制：算出在工件及機器人裝置預先決定的點的動作狀態。

於圖4，表示本實施形態的模擬裝置的控制的流程圖。參考圖2至圖4，於步驟91，模型生成部55基於三維形狀資料50，來生成機器人裝置的構成構件及工件的三維的模型。在此，模型生成部55生成機器人裝置模型9M及工件模型81M。

於步驟92，處理部54判定在機器人裝置模型9M或工件模型81M中，作業者是否指定了特定點。特定點是配置於機器人裝置模型9M及工件模型81M當中之至少一者的任意的位置之1個以上的點。特定點可藉由讓作業者操作模擬裝置5的輸入部51而在圖像上指定。

於步驟92，當作業者未指定特定點時，控制轉移到步驟93。於步驟93，對象點設定部57自動地在三維的模型中設定對象點。在此，對象點設定部57對所有的三維的模型設定對象點。對象點相當於在後續的步驟中要算出速度及加速度等動作狀態的點。

於圖5，表示說明設定於工件模型的對象點之工件模型的立體圖。在此之例中，對象點設定部57是對工件模型81M設定對象點。由於工件81是長方體狀，因此工件模型81M形成為長方體狀。工件模型81M是由平面形狀為三角形的多邊形87a~87f來構成。對象點設定部57可在各個多邊形87a~87f所有的角設定對象點84。在此之例中，在多邊形87a~87f的三角形的角設定對象點84。對象點設定部57對構成機器人模型1M及作業工具模型2M的所有的多邊形，實施設定這類對象點的控制。

接著，於步驟94，模擬執行部56基於動作程式46，來實施機器人裝置模型9M的動作的模擬。模擬執行部56變更包含於機器人裝置模型9M之構成構件的位置及姿勢。於虛擬空間中，機器人模型1M驅動以讓工件模型81M移動。顯示控制部60將從預先決定的視點查看時之模型的圖像64，顯示於顯示部52。

位置算出部58在實施機器人裝置的模擬的期間中，就所有的對象點84算出在預先決定的時間的位置。例如，將開始驅動機器人裝置的時刻假設為0。位置算出部58可就預先決定的每時間間隔，來算出對象點84的位置。作為預先決定的時間間隔，可設定例如顯示模擬的圖像的時間間隔。或，亦可基於機器人的控制週期，來設定要算出對象點的位置的時間。或，作業者可預先決定要檢測出對象點84的位置的時刻，並事先輸入於模擬裝置。位置算出部58亦可在此時刻算出對象點84的位置。

模擬執行部56算出各個模型的位置及姿勢。例如，模擬執行部56算出旋繞基座模型13M、下部臂模型12M及腕部模型15M等構成構件的位置及姿勢。然後，位置算出部58以機器人座標系統71算出機器人模型1M的位置及姿勢。例如，位置算出部58算出機器人座標系統71中之工具座標系統73的原點的位置及工具座標系統73的姿勢。

可預先決定工件模型81M相對於吸附構件模型27M之相對的位置。或，位置算出部58亦可在實施模擬的期間中，算出工件模型81M相對於吸附構件模型27M之相對的位置。位置算出部58就設定於工件模型81M的各個對象點84，算出在工具座標系統73中的位置。亦即，就各個對象點84，算出工具座標系統73的座標值。或，位置算出部58亦可使用凸緣座標系統72來算出對象點84的位置，以取代使用工具座標系統73。

位置算出部58基於機器人模型1M的位置及姿勢、及對象點84在工具座標系統中的位置，以機器人座標系統71的座標值來算出對象點84的位置。位置算出部58算出設定於工件模型81M之所有的對象點84的位置。同樣地，位置算出部58以機器人座標系統71算出設定於作業工具模型2M及機器人模型1M之所有的對象點的位置。位置算出部58就預先決定的每時間，來算出所有的對象點的位置。

於圖6，表示說明算出對象點的位置之機器人裝置的模型的圖像。在圖6是表示配置於工件模型81M的1個角的對象點84。機器人模型1M驅動以讓工件模型81M移動。對象點84隨著機器人模型1M的動作而往箭頭66所示的方向移動。此時，位置算出部58就預先決定的每時間，來設定表示對象點84的位置的移動點MP。

位置算出部58以機器人座標系統71的座標值算出各個移動點MP的位置。記憶部53記憶各個移動點MP的位置。位置算出部58可就設定於所有的模型的多邊形之對象點，實施此計算。

位置算出部58可於實施模擬的所有的期間內，實施對象點的位置的計算。或，位置算出部58亦可在預先決定的時間的範圍內，計算對象點的位置。例如，位置算出部58亦可在從工件81的把持至工件81到達目標位置的期間內，算出對象點84的位置。

參考圖4，於步驟95，動作狀態算出部59算出各個對象點的動作狀態。動作狀態算出部59算出對象點的速度及加速度當中之至少一者的變數。本實施形態的動作狀態算出部59算出對象點的速度及加速度雙方。動作狀態算出部59可基於在各個時間之對象點的位置，來算出對象點的速度及加速度。

參考圖6，例如動作狀態算出部59可基於互為相鄰的移動點MP(對象點84)彼此的移動距離及移動時間(時間間隔)，來算出對象點84的速度。又，動作狀態算出部59可基於互為相鄰的移動點MP(對象點84)彼此之間的速度差及移動時間(時間間隔)，來算出加速度。動作狀態算出部59可就設定於所有的模型的對象點，算出速度及加速度當中之至少一者。

再者，作為動作狀態算出部59所算出的動作狀態，並不限於速度及加速度，可算出關於動作之任意的變數。例如，亦可算出對象點的加加速度。或，當對象點呈曲線狀地移動時，亦可算出移動路徑的曲率半徑。

接著，於步驟96，顯示控制部60將與對象點的速度及加速度有關的資訊，顯示於顯示部52。在此，顯示控制部60顯示已算出之所有的對象點的速度及加速度。作為動作狀態的顯示方法，亦可藉由時間序列來顯示各個變數的數值。或，亦可藉由各個變數的圖表的形式來顯示。

又，顯示控制部60可基於已算出的速度及加速度，來算出與至少一者的變數有關的資訊。例如，顯示控制部60可顯示最大速度及最大加速度當中之至少一者的變數。顯示控制部60可顯示最大速度或最大加速度發生的時間及對象點的位置。例如，可顯示在工件中發生最大速度之工件的對象點的位置及時間。

作為比較例，存在有算出安裝於機器人之作業工具的重心位置，並實施模擬的模擬裝置。然而，有時算出作業工具的重心位置會有困難。或，在具有爪部的手部等，當爪部驅動時，重心位置會變化。關於這類作業工具，有時難以考慮重心位置來實施模擬。相對於此，在本實施形態的模擬裝置，是利用製作動畫時的多邊形而於任意的構件的表面設定對象點。然後，基於對象點的位置來算出構件的動作狀態。因此，能以簡易的方法來算出任意的構件的動作狀態。

於上述實施形態中，作為取得動作狀態的物體主要是舉出工件為例來說明，但不限於此形態。可就包含於機器人系統之任意的構件，來算出速度及加速度等動作狀態。

亦即，參考圖3，在本實施形態中，包含於機器人模型1M的上部臂模型11M及下部臂模型12M等機器人之構成構件的模型，是藉由多邊形來生成。又，作業工具模型2M是藉由多邊形來形成。因此，可於機器人裝置模型9M之任意的構成構件設定對象點。可算出針對任意的構件的對象點之速度等動作狀態。例如，可於吸附構件模型27M中，算出最大速度及最大加速度。

例如，有時作為作業工具而配置有用以進行點熔接的伺服槍(servo gun)。當伺服槍繞著驅動軸J6急速地旋轉時，不知道伺服槍旋轉時之伺服槍的任意的部分之最大速度及最大加速度。或，不知道發生最大速度及最大加速度之伺服槍的位置及時間。然而，在本實施形態的模擬裝置，可取得與伺服槍移動時之速度及加速度有關的資訊。

於上述實施形態中，當作業者未指定特定點時，對象點設定部在三維的模型所有的多邊形的角設定有對象點。亦即，於包含於機器人系統之機器人裝置及工件之所有的構成構件之模型的多邊形，設定有對象點，但不限於此形態。亦可由作業者指定要設定對象點的範圍。

例如，作業者可藉由輸入部的操作，預先指定要設定對象點的構件。對象點設定部可在由作業者所指定的構件設定對象點。例如，作業者可指定工件、手部及上部臂來作為要設定對象點的構件。對象點設定部可在工件、手部及上部臂的多邊形的所有的角設定對象點。

或，作業者可預先指定要設定對象點的構件的一部分範圍。例如，作業者可指定作業工具的前端部分的範圍。這類範圍可藉由例如作業者操作輸入部而於模擬的圖像中指定。對象點設定部可對包含於由作業者所指定的範圍內之多邊形設定對象點。

又，於上述實施形態中，雖在作為分割了表面的要素之多邊形的角設定對象點，但不限於此形態。可在多邊形的任意的位置設定對象點。例如，可在多邊形的重心位置設定對象點。或，可在多邊形之各邊的中點設定對象點。

接著，有時已決定欲取得速度及加速度等動作狀態之構件的位置。此情況下，作業者可將此位置預先指定為特定點，以取代上述對象點。例如，作業者可在顯示於顯示部的圖像指定特定點。

參考圖5，例如作業者可藉由操作輸入部51，來將顯示於顯示部52之工件模型81M的下側之一邊的中點，設定為特定點85。特定點85可無關於多邊形87a~87f而設定在任意的點。或，作業者亦可將與多邊形87a~87f相關連的位置設定為特定點。例如，作業者亦可將多邊形的1個角的點設定為特定點。

參考圖4，於步驟92，當作業者指定有特定點85時，控制轉移到步驟97。於步驟97，特定點設定部61對機器人裝置模型9M或工件模型81M，設定已由作業者指定的特定點85。

模擬執行部56執行機器人裝置9的模擬。位置算出部58以機器人座標系統71的座標值算出特定點85的位置。例如，位置算出部58算出設定於工件模型81M之特定點85在工具座標系統73中的位置。亦即，位置算出部58以工具座標系統73的座標值，算出特定點85相對於機器人的位置之相對的位置。位置算出部58根據工具座標系統73中之特定點85的座標值、及機器人1的位置及姿勢，來算出特定點85在機器人座標系統71中的位置。位置算出部58在實施模擬的期間中，重複算出在預先決定的時間之特定點85的位置。

接著，於步驟98，動作狀態算出部59基於特定點85在預先決定的時間的位置，來算出特定點85的速度及加速度當中之至少一者的變數。在此之例中，動作狀態算出部59算出特定點的速度及加速度。

接著，於步驟99，顯示控制部60將與特定點的速度及加速度有關的資訊，顯示於顯示部52。例如，藉由時間序列來顯示預先決定的每時間間隔的速度及加速度。

如此，在本實施形態的模擬裝置，可算出並顯示已由作業者指定的特定點的動作狀態。

在本實施形態的模擬裝置，作業者可取得與對象點的速度及加速度有關的資訊、或與特定點的速度及加速度有關的資訊。然後，作業者可判定工件或作業工具等構成構件的速度或加速度是否較小。例如，當工件及作業工具的速度或加速度較小時，可進行動作程式的修正來加大機器人驅動的速度或加速度。結果，可縮短作業時間。另，當工件或作業工具等的速度或加速度較大時，可進行動作程式的修正來降低機器人驅動的速度或加速度。

例如，有時已預先決定可對工件施加的加速度。實施模擬的結果有時是工件的對象點的最大加速度超過預先決定的上限值。此情況下，作業者可降低機器人的動作的加速度、或變更機器人的移動路徑，來使工件的最大加速度減少。

如此，在本實施形態之離線的模擬裝置，可由使用三維的模型的動畫，來算出與機器人裝置的動作狀態或工件的動作狀態有關的資訊。本實施形態的模擬裝置可使用在動畫的製作中使用的多邊形，來自動地設定對象點，容易地算出對象點的速度及加速度等動作狀態。或，本實施形態的模擬裝置可取得由作業者在任意的構件之任意的位置指定的特定點，容易地算出特定點的速度及加速度等動作狀態。

作業者可參考機器人裝置及工件等之動作狀態來修正動作程式。然後，機器人裝置9的控制裝置4能以修正過的動作程式來驅動機器人裝置9。

本實施形態的模擬裝置的處理部是藉由獨立於機器人的控制裝置的運算處理裝置來構成，但不限於此形態。機器人的控制裝置亦可具有模擬裝置的功能。亦即，控制裝置的運算處理裝置的處理器亦可作為模擬裝置的處理部而發揮功能。此情況下，教示操作盤的顯示部亦可作為模擬裝置的顯示部而發揮功能。教示操作盤的顯示部可顯示機器人裝置模型的動畫。進而，在教示操作盤包含具有處理器的運算處理裝置的情況下，教示操作盤亦可具有模擬裝置的功能。亦即，教示操作盤的處理器亦可作為模擬裝置的處理部而發揮功能。

上述實施形態可適當地組合。於上述各控制中，可在功能及作用未變更的範圍內，適當地變更步驟的順序。於上述各圖中，對同一或相等的部分附上同一符號。再者，上述實施形態為例示，並不限定發明。又，於實施形態中，包含申請專利範圍所示之實施形態的變更。

1:機器人 1M:機器人模型 2:作業工具 2M:作業工具模型 4:控制裝置 5:模擬裝置 9:機器人裝置 9M:機器人裝置模型 11:上部臂 11M:上部臂模型 12:下部臂 12M:下部臂模型 13:旋繞基座 13M:旋繞基座模型 14:基座部 14M:基座部模型 15:腕部 15M:腕部模型 16:凸緣 16M:凸緣模型 19:旋轉位置檢測器 21:工具驅動裝置 22:驅動馬達 23:機器人驅動裝置 26:棒狀構件 26M:棒狀構件模型 27:吸附構件 27M:吸附構件模型 37:教示操作盤 38,51:輸入部 39,52:顯示部 40:控制裝置本體 42,53:記憶部 43:動作控制部 44:作業工具驅動部 45:機器人驅動部 46:動作程式 50:三維形狀資料 54:處理部 55:模型生成部 56:模擬執行部 57:對象點設定部 58:位置算出部 59:動作狀態算出部 60:顯示控制部 61:特定點設定部 64:圖像 65,66:箭頭 71:機器人座標系統 72:凸緣座標系統 73:工具座標系統 81:工件 81M:工件模型 82:架台 84:對象點 85:特定點 87a~87f:多邊形 91~99:步驟 J1:第1驅動軸 J2:第2驅動軸 J3:第3驅動軸 J4:第4驅動軸 J5:第5驅動軸 J6:第6驅動軸 MP:移動點

圖1是實施形態的機器人系統的概略圖。 圖2是實施形態的機器人系統的方塊圖。 圖3是顯示於模擬裝置的顯示部的機器人裝置及工件的圖像。 圖4是實施形態的模擬裝置的控制的流程圖。 圖5是說明實施形態的多邊形(polygon)的工件模型的立體圖。 圖6是表示設定於工件模型的1個對象點的移動之模擬的圖像。

1:機器人

2:作業工具

4:控制裝置

5:模擬裝置

9:機器人裝置

19:旋轉位置檢測器

21:工具驅動裝置

23:機器人驅動裝置

37:教示操作盤

38,51:輸入部

39,52:顯示部

40:控制裝置本體

42,53:記憶部

43:動作控制部

44:作業工具驅動部

45:機器人驅動部

46:動作程式

50:三維形狀資料

54:處理部

55:模型生成部

56:模擬執行部

57:對象點設定部

58:位置算出部

59:動作狀態算出部

60:顯示控制部

61:特定點設定部

Claims (4)

1. 一種模擬裝置，其仿擬具備機器人及作業工具之機器人裝置的動作，前述模擬裝置具備： 模擬執行部，其藉由三維的模型來實施機器人裝置的動作及工件的動作的模擬； 對象點設定部，其對表現三維的模型的表面之複數個要素設定對象點； 位置算出部，其在實施模擬的期間中，就所有的前述對象點算出在預先決定的時間的位置； 動作狀態算出部，其基於在各個時間之前述對象點的位置，來算出前述對象點的速度及加速度當中之至少一者的變數；及 顯示部，其顯示與由前述動作狀態算出部算出之至少一者的變數有關的資訊。
2. 如請求項1之模擬裝置，其中前述要素具有多角形的形狀， 前述對象點設定部在前述要素的所有的角設定前述對象點。
3. 如請求項1或2之模擬裝置，其中前述動作狀態算出部算出前述對象點的最大速度及最大加速度當中之至少一者。
4. 如請求項1之模擬裝置，其具備特定點設定部，前述特定點設定部因應作業者的輸入操作而於機器人裝置或工件設定特定點， 前述位置算出部在實施模擬的期間中，算出在預先決定的時間之前述特定點的位置， 前述動作狀態算出部算出前述特定點的速度及加速度當中之至少一者的變數。